【文章內容簡介】 信息。監(jiān)聽協(xié)議又分為寫 — 修改協(xié)議和寫 — 無效協(xié)議。 MESI協(xié)議是采用寫 — 無效監(jiān)聽協(xié)議 . 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 Cache存儲器 每個 cache行有兩個狀態(tài)位 ,用于描述該行當前處于 M、 E、 S、 I中的哪種狀態(tài) ,從而決定它的讀 /寫操作行為。這四種狀態(tài)的定義是 : 修改態(tài) (M):此 cache行以被修改過，內容不同于主存并且為此 cache專有； 專有態(tài) (E):此 cache行內容同于主存，但不出現(xiàn)在其它 cache中； 共享態(tài) (S):此 cache行內容同于主存，但也出現(xiàn)在其它 cache中； 無效態(tài) (I):此 cache行內容無效 (空行 )。 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 Cache存儲器 奔騰 PC機的 cache 奔騰 PC機采用兩級 cache結構。安裝在主板上的 2級cache(L2)采用 2路組相聯(lián)映射方式，集成在 CPU內的 1級 cache(L1)也采用 2路組相聯(lián)映射方式， L1又是 L2的子集，從而使 L1未命中處理時間大大縮短。 CPU中的 L1分設成各 8KB的指令 cache和數(shù)據(jù) cache,有利于CPU高速執(zhí)行程序。 數(shù)據(jù) cache采用 2路組相聯(lián)結構，采用 LRU替換算法，一組兩行共用一個 LRU二進制位。數(shù)據(jù) cache的工作方式受 CPU控制寄存器 CR0中 CD和 NW位組合狀態(tài)控制，如下表 。 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 Cache存儲器 表 奔騰 CPU片內數(shù)據(jù) cache工作方式 其中 CD=1,NW=1時復位后狀態(tài)，而CD=0,NW=0時最佳使用狀態(tài) CD NW 新行填入 全寫法 使無效 0 0 允許 允許 允許 1 0 禁止 允許 允許 1 1 禁止 禁止 禁止 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 Cache存儲器 兩級 cache和主存之間的工作環(huán)境方框圖演示 ..\..\..\組成原理 白中英網絡版 \Chap03\images\ CPU與外部數(shù)據(jù)交換時，存儲器讀寫總線周期主要有兩類 : 一類是 256位猝發(fā)式傳送，用于 L1的行填入和行寫出 ,一次完成整行的填入或寫出。 另一類是不經 L1的 64位傳送 ，此時 CHACE僅為高電平，稱為非超高速緩存式傳送。 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 Cache存儲器 L2級 cache采用的是寫回法， L1級數(shù)據(jù)cache采用的是寫一次法。為了維護 cache的一致性， L1和 L2均采用 MESI協(xié)議 ,即要求每個cache行有兩個狀態(tài)位，用以描述該行當前是處于修改態(tài)、專有態(tài)、共享態(tài)或者無效態(tài)中的哪種狀態(tài)，從而決定對它的讀 /寫操作行為。 總之， L2級 cache的內容是主存的子集，而L1級 cache又是 L2級 cache的子集。 L2負責整個系統(tǒng)的 cache/主存一致性， L1負責響應 L2，與 L2一起維護 L1/L2兩個 cache的一致性，保證三級存儲系統(tǒng)的一致性。 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 存儲器 虛擬存儲器只是一個容量非常大的存儲器的邏輯模型，不是任何實際的物理存儲器。 它借助于磁盤等輔助存儲器來擴大主存容量，使之為更大或更多的程序所使用。 它指的是主存 外存層次。以透明的方式給用戶提供了一個比實際主存空間大得多的程序地址空間。 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 存儲器 注意 ： 物理地址 由 CPU地址引腳送出，用于訪問主存的地址。 虛擬地址 由編譯程序生成的，是程序的邏輯地址，其地址空間的大小受到輔助存儲器容量的限制。 主存 外存層次和 cache主存層次用的地址變換映射方法和替換策略是相同的，都基于 程序局部性原理 。 它們遵循的原則是： 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 ①把程序中最近常用的部分駐留在高速的存儲器中。 ②一旦這部分變得不常用了，把它們送回到低速的存儲器中。 ③這種換入換出是由硬件或操作系統(tǒng)完成的，對用戶是透明的。 ④力圖使存儲系統(tǒng)的性能接近高速存儲器，價格接近低速存儲器 。 兩種存儲系統(tǒng)的主要區(qū)別在于： 在虛擬存儲器中未命中的性能損失要遠大于 cache系統(tǒng)中未命中的損失。 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 存儲器 外存層次的基本信息傳送單位 主存 外存層次的基本信息傳送單位可采用幾種不 段是按照程序的邏輯結構劃分成的多個相對獨立部分，作為獨立的邏輯單位。 優(yōu)點是段的邏輯獨立性使它易于編譯、管理、修改和保護 ,也便于多道程序共享；某些類型的段具有動態(tài)可變長度 ,允許自由調度以便有效利用主存空間。 缺點是因為段的長度各不相同，起點和終點不定，給主存空間分配帶來麻煩，而且容易在段間留下許 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 存儲器 頁是主存物理空間中劃分出來的等長的固定區(qū)域。 優(yōu)點是頁面的起點和終點地址是固定的 ,方便造頁表 ,新頁調入主存也很容易掌握，比段式空間浪費小。 缺點是處理、保護和共享都不及段式來得方便。 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 存儲器 段頁式管理采用分段和分頁結合的方法。 程序按模塊分段，段內再分頁，進入主存以頁為基本信息傳送單位，用段表和頁表進行兩級定位管理。 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 存儲器 頁式虛擬存儲系統(tǒng)中，虛擬空間分成頁，稱為 邏輯頁 ；主存空間也分成同樣大小的頁，稱為 物理頁 。 虛存地址分為兩個字段：高字段為邏輯頁號，低字段為頁內行地址。 實存地址也分兩個字段：高字段為物理頁號，低字段為頁內行地址。 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 存儲器 頁表中每一個虛存邏輯頁號有一個表目，表目內容包含該邏輯頁所在的主存頁面地址(物理頁號 ),用它作為實存地址的高字段，與虛存地址的頁內行地址字段相拼接，產生完整的實主存地址，據(jù)此來訪問主存。頁式管理的地址變換演示 ..\..\..\組成原理 白中英網絡版 \Chap03\images\ 存貯系統(tǒng) 計算機組成原理 為了避免頁表已保存或已調入主存儲器時對主